DE3539558A1 - Verfahren und schaltung zur erzeugung einer taktfrequenz fuer leistungselektronische geraete und maschinen - Google Patents

Verfahren und schaltung zur erzeugung einer taktfrequenz fuer leistungselektronische geraete und maschinen

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Description

In Zusammenhang mit dem Betrieb von elektrischen Maschinen, Transformatoren, Drosselspulen, Kondensatoren unter Verwendung getakteter leistungselektronischer Geräte in einem gemeinsamen schwingungsfähigen Raum oder Körper ergeben sich unerwünschte Schallabstrahlungen bzw. elektromagnetische Störspektren, insbesondere wenn der Raum bzw. Körper in Berührung mit einem dafür empfindlichen äußeren Medium steht und eine Resonanzan­ regung der Raum- oder Körperwandflächen erfolgt, was bei festen Taktfrequenzen bekannter Taktfrequenzgeneratoren eintritt, wie dies zum Beispiel bei Pulsumrichtern für Asynchronmotoren der Fall sein kann. Zur Minderung des unerwünschten Eintretens einer Resonanzanregung sind in ihrer Taktfrequenz schaltbare Taktfrequenzgeneratoren anwendbar, wobei das Umschalten der Taktfrequenz die Erfassung des Auftretens von Schallabstrahlungen not­ wendig macht, die nur mit entsprechendem apparativen Aufwand und relativ schwierig durchgeführt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Auftreten der besagten Schallstrahlungen von vornherein zu vermei­ den und hierbei ohne Taktfrequenzgeneratoren mit festen oder umschaltbaren Taktfrequenzen auszukommen.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auf besonders einfache und sichere Weise durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Besonders günstig ist es, die Wobbelung der Taktfrequenz stochastisch vorzunehmen, wobei erwünschterweise die Höchstfrequenz im Spektrum der stochastischen Wobbel­ frequenz nur einen relativ geringen Anteil an der er­ zeugten Taktfrequenz beträgt.
Eine solche Wobbelung kann beispielsweise in einem Wobbelbereich von 500 bis 700 Hz erfolgen mit einem maximalen Anteil der Wobbelfrequenz von 20 Hz. Eine die jeweiligen Umfeldbedingungen besonders gut erfas­ senden Maßnahmen können entsprechend der weiteren Ausgestaltung der Erfindung darin bestehen, die übri­ gen Umfeldgeräusche zu messen und zu analysieren und die gewonnene Spektralanalyse zur Beeinflussung der Wobbelung heranzuziehen, so daß die Schallabstrahlung etwa das gleiche Spektrum wie das Hintergrundgeräusch des Umfeldes aufweist.
In der Zeichnung sind schematisch zwei auf verschiedenen Wirkungsweisen beruhende Schaltungen zur Erzeugung einer gewobbelten Taktfrequenz dargestellt und nachfolgend erläutert. Die schematisch angegebenen Bausteine der beiden Taktfrequenzerzeugungsschaltungen betreffen an sich bekannte elektronische Schaltungen.
Fig. 1 zeigt eine analog wirkende Schaltung und
Fig. 2 eine digital wirkende Schaltung zur Erzeugung einer gewobbelten Taktfrequenz.
Gemäß Fig. 1 ist ein auf eine jeweils erforderliche Frequenz abgestimmter Rauschgenerator 1 über ein für diese Frequenz abgestimmtes Tiefpaßfilter 2 an einen Spannungsbegrenzer 3 angeschlossen, dessen Ausgangs­ spannung den gewünschten Frequenzhub (zum Beispiel 500 bis 700 Hz) bestimmt. Die Ausgangsspannung des Span­ nungsbegrenzers 3 gelangt auf den einen Eingang eines Summiergliedes 4, dessen zweiten Eingang die die Mitten­ frequenz von beispielsweise 600 Hz bestimmende Spannung einer Festspannungsquelle 5 zugeführt ist, so daß am Ausgang des Summiergliedes 4 eine zufällig um den Mittelwert schwankende Spannung auftritt, die in einem nachgeordneten Spannungs-Frequenzwandler 6 in die gewob­ belte Taktfrequenz fWobb umgewandelt wird.
Die digitale Schaltung nach Fig. 2 enthält einen den Rauschgenerator samt Tiefpaßfilter und Spannungsbe­ grenzer ersetzenden Zufallsgenerator 8 (mit beispiels­ weise 6 bit), der ebenso wie ein Festzahlgeber 7 (mit beispielsweise 12 bit) auf getrennte Eingänge eines Addierers 9 arbeitet, dessen Ausgang die Zählgrenze für einen Zähler 10 festlegt, der von einem Festtaktgene­ rator 11 gespeist wird, wobei bei Erreichen der sich ändernden Zählgrenze der Zähler jeweils auf Null zu­ rückgesetzt wird, so daß der am Ausgang des Zählers 10 auftretende jeweilige Zählerüberlauf die gewobbelte Taktfrequenz fWobb ergibt.
Die in den Fig. 1 und 2 angedeuteten Maßnahmen gelten für positive und negative Spannungswerte des Rausch­ generators 1 bzw. für positive und negative Zahlen des Zufallsgenerators 8. Bei nur einer Art der Werte (posi­ tiv oder negativ) arbeiten die Schaltungen statt von der Mittenfrequenz dann entsprechend von der oberen (negativ), bzw. unteren (positiv) Taktfrequenzgrenze ausgehend.
Die gewobbelte Frequenz wird als Taktfrequenz den nicht dargestellten Geräten und Maschinen zugeführt.

Claims (6)

1. Verfahren zur Erzeugung einer Taktfrequenz für lei­ stungselektronische Geräte, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktfrequenz zumindest in einem vorgegebenen Frequenzbereich gewobbelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wobbelung stochastisch erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höchstfrequenz im Spektrum der stochastischen Wobbelfrequenz nur einen relativ geringen Anteil an der erzeugten Taktfrequenz beträgt.
4. Schaltung zur Erzeugung einer gewobbelten Taktfre­ quenz nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rauschgenerator (1) über einen Tiefpaßfilter (2) und einen den Frequenzhub bestimmenden Spannungsbegren­ zer (3) auf den einen Eingang eines Summiergliedes (4) geschaltet ist, dessen zweiter Eingang mit einer die Mittenfrequenz vorgebenden Festspannungsquelle (5) ver­ bunden ist und an dem Ausgang des Summiergliedes (4) ein Spannungs-Frequenz-Wandler (6) angeschlossen ist, an dessen Ausgang die gewobbelte Taktfrequenz abnehmbar ist.
5. Schaltung zur Erzeugung einer gewobbelten Taktfre­ quenz nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zufallsgenerator (8) und ein Festzahlgeber (7) mit größerer bit-Zahl als der Zufallsgenerator (8) auf getrennte Eingänge eines Addierers (9) geschaltet sind, der mit seinem Ausgang zählgrenzbestimmend einen mit einem Festtaktgenerator (11) gekoppelten Zähler (10) beeinflußt, dessen ausgangsseitiger Zählerüberlauf der gewobbelten Taktfrequenz (fWobb) entspricht.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufallsgenerator in Steuerabhängigkeit von einer Geräuschanalysierschaltung gebracht ist.
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